Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 [ 55 ] 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

Рис. 3.1. Классификация тампонажных смесей для изоляции зон поглощения

ции зон поглощения, являются вязкоупругие и дилатантные свойства.

Вязкоупругие свойства тампонажным смесям можно придать путем ввода в них в небольших количествах некоторых макромолекулярных соединений, обработкой тампонажных смесей взрывом (позволяет получить высокостойкие эмульсии, в которых "вморожены" пузырьки газа продуктов взрыва, что обеспечивает вязкоупругие свойства обработанным смесям); при вводе в цемент алюминиевого порошка и при затворении смеси водой выделяется газ, при этом образуется цементно-газовая смесь с высокими закупоривающими свойствами.

На рис. 3.1 приводится классификация тампонажных смесей, применяемых для изоляции зон поглощения.

3.1.1. ТАМПОНАЖНЫЕ ЦЕМЕНТЫ И РАСТВОРЫ

Способность тампонажных цементов после затворения водой к структурообразованию и твердению (превращению в камень) предопределила их наиболее широкое применение для изоляции поглощающих горизонтов.

Применительно к портландцементу (тампонажные цементы для "холодных" и "горячих" скважин) первой стадией струк-турообразования является возникновение коагуляционной структуры исходных частиц цемента и гидратных новообразований. На второй стадии развивается сплошная рыхлая кристаллизационная структура гидроалюмината, которая обычно разрушается при перемешивании раствора. Третья стадия - это образование кристаллизационной структуры гидросиликатов.

При затворении цемента водой вначале происходит растворение небольшой части его до насыщения, вступающей в химическое взаимодействие с водой. Затем наступает период коллоидации, характеризующейся высокой дисперсностью частиц цемента, - период "собственно схватхвания" (коагуляционного структурообразования), переходящий в "собственно твердение" (период кристаллизации) раствора при переходе системы из менее устойчивого состояния в более устойчивое.

В начальный момент затворения цемент эффективно взаимодействует с водой. Затем наступает период замедления этих реакций, который зависит от физико-химического со-

става цемента. В это время цементный раствор близок по свойствам к пластической массе. На поверхности зерен цемента образуются сольватные оболочки и положительные электрические заряды, а между ними возникают силы отталкивания.

Степень структурирования смесей возрастает во времени: этот процесс имеет вероятностный характер. Структурированию обычно содействует наличие в растворе цементных частиц удлиненной формы, так как в этом случае на поступательное броуновское движение налагаются вращательные движения, увеличивающие вероятность столкновения частиц. На острых краях цементных зерен толщина сольватной оболочки меньше, чем на остальных участках поверхности, плотность электростатического заряда и сила отталкивания здесь также меньше.

Таким образом, в системе образуется коагуляционная структура (весь раствор представляет собой как бы единое тело, имеющее сетчатую структуру). Однако зерна практически не касаются друг друга. Чем меньше толщина пленочной воды, адсорбированной на поверхности цементных частиц, тем прочнее структура, больше значения динамического напряжения сдвига и пластической вязкости дисперсной системы.

Выделяются четхре стадии структурообразования и гидратации.

1. Интенсивная гидратация. Наблюдается максимальная скорость процесса гидратации. Идет коагуляционное образование коллоидных частиц до формирования пространственного каркаса коагуляционной структуры.

2. Развитие пространственной коагуляционной структуры. Степень структурообразования продуктов гидратации незначительна, наблюдаются деструктивные явления.

3. Образование пространственного каркаса кристаллизационной структуры. Интенсивные процессы структурообра-зования за счет развития коагуляционных контактов в кристаллизационные. Вновь возрастает степень гидратации.

4. Незначительный рост упругости и основное повышение прочности. Скорость гидратации наименьшая. Нарастание прочности происходит за счет субмикрокристаллической (гелевидной), медленно развивающейся структуры гидросиликатных материалов, обусловливающей неупругие свойства цементного камня. Происходит обрастание основного кристаллизационного каркаса и развитие новообразований внутри его с созданием внутренних напряжений, в результате кото-